石墨烯-量子點(diǎn)復(fù)合材料的制備及其在銅離子檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、石墨烯（Graphene）是一種由碳原子組成六角型呈峰窩狀的單層片狀結(jié)構(gòu)的二維新材料，具有優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能?；谑┑募{米復(fù)合材料，包括固定在石墨烯上的量子點(diǎn)、金納米顆粒、二氧化鈦納米顆粒等，在太陽(yáng)能電池、傳感器、光催化和三極管中得到廣泛的應(yīng)用。
　　半導(dǎo)體量子點(diǎn)具有量子尺寸效應(yīng)好、熒光量子產(chǎn)量高、激發(fā)譜線寬和發(fā)射譜線窄等優(yōu)點(diǎn)，可以作為太陽(yáng)能電池的有源層。量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的性質(zhì)取決于敏化劑加載過(guò)程中光電子在量子點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中傳輸引

2、起的固有損失，而電子在量子點(diǎn)薄膜中的傳輸過(guò)程是隨機(jī)的在量子點(diǎn)相鄰軌道之間的多次電子轉(zhuǎn)移躍遷，這一過(guò)程往往由于電子重組或者被束縛而影響太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)變效率。石墨烯大的比表面積以及優(yōu)越的電子傳輸能力，成為在量子點(diǎn)薄膜中最佳傳輸電子的材料，當(dāng)石墨烯與量子點(diǎn)復(fù)合時(shí)，激發(fā)電子可以躍遷到石墨烯上到達(dá)電極形成有效電流，減小了激發(fā)電子在量子點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳輸中的重組和被束縛，從而可以有效提高太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。因此，本文制備石墨烯/量子點(diǎn)復(fù)合材料，不

3、僅具有量子點(diǎn)優(yōu)異的寬帶吸收能力，還具有石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電能力，以期成為一種理想的高性能太陽(yáng)能電池材料。
　　銅元素廣泛地分布在自然界中，是許多生命活動(dòng)過(guò)程中不可或缺的元素之一，如催化反應(yīng)中的輔酶、生物合成、生物運(yùn)輸。生物體內(nèi)銅元素的濃度水平會(huì)影響其生命活動(dòng)過(guò)程，濃度過(guò)低會(huì)使這些生命活動(dòng)過(guò)程無(wú)法進(jìn)行，而銅元素含量過(guò)高時(shí)，則會(huì)對(duì)生命活動(dòng)過(guò)程中酶的活性產(chǎn)生抑制作用或者神經(jīng)毒性等有害作用。常見(jiàn)的銅離子濃度的檢測(cè)方法有熒光法、電化學(xué)分析法、分

4、光光度法和化學(xué)發(fā)光法等，其中熒光法具有選擇性好、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。本文基于石墨烯-量子點(diǎn)復(fù)合材料優(yōu)異的生物相容性和光學(xué)性能，制備了氧化石墨烯-DNA-量子點(diǎn)熒光探針，實(shí)時(shí)對(duì)銅離子特異性識(shí)別與檢測(cè)。
　　本論文是在國(guó)家自然科學(xué)基金“實(shí)時(shí)在體NO光纖微型生物傳感器的材料研究”（NO.50802069）和湖北省自然科學(xué)基金“基于石墨烯/量子點(diǎn)的新型光纖葡萄糖傳感器研究”（NO.2014CFB831）的資助下，制備了氧化石墨烯-

5、CdTe/CdS復(fù)合材料和氧化石墨烯-DNA-CdTe熒光探針，并將其分別應(yīng)用于太陽(yáng)能電池和水中銅離子檢測(cè)中。本文主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下：
　?。?）分別采用Hummers法制備氧化石墨烯，一步法合成CdTe和CdTe/CdS量子點(diǎn)，確定其最佳合成條件，研究氧化石墨烯猝滅量子點(diǎn)熒光的機(jī)理，建立量子點(diǎn)熒光響應(yīng)與氧化石墨烯濃度之間的關(guān)系。
　?。?）采用水熱法合成氧化石墨烯-CdTe/CdS復(fù)合材料，優(yōu)化其合成條件，研究復(fù)合材料